矿井运输与提升竖井单绳提升

第七章竖井单绳提升第七章竖井单绳提升第七章竖井单绳提升按用途分主井提升系统和副井提升系统，前者专门提升矿石，后者提升废石、升降人员、运送材料和系统等。按提升机类型分单绳提升系统和多绳提升系统。按井筒倾角分竖井提升系统和斜井提升系统。按提升容器分罐笼提升系统和箕斗提升系统。按拖动装置分交流提升系统和直流提升系统。按提升系统的平衡分不平衡提升系统和平衡提升系统。2019/8/102矿井提升系统的分类：第七章竖井单绳提升2019/8/103提升系统的主要作用是在井筒中实现物流和人流的运输，是联系井上、井下的咽喉要道，担负着矿石和废石的提升、人员和设备的升降以及材料的下放，提升系统选择的正确与否直接影响到矿山的生产能力。第七章竖井单绳提升第七章竖井单绳提升竖井是矿山提升系统的咽喉。作用：把井下的矿石和废石经井筒提升到地面；下放材料；在地面与井底之间升降人员、设备等。竖井提升设备的主要组成部分是：提升容器，提升钢丝绳，提升机，天轮和井架以及装卸载附属装置等。常用的提升容器是罐笼和箕斗。见图7-1、图7-2。2019/8/1047.1概述第七章竖井单绳提升2019/8/105图7-1竖井单绳双罐笼提升设备示意图1—提升机；2—提升钢丝绳；3—天轮；4—井架；5—罐笼；6—矿车第七章竖井单绳提升2019/8/106图7-2单绳缠绕式箕斗提升系统示意图1—提升机卷筒；2—天轮；3—井架；4—箕斗；5—卸载曲轨；6—地面矿仓；7—提升钢丝绳；8—翻车机；9—井底矿仓；10—给矿机；11—装载设备第七章竖井单绳提升矿井提升用的容器是直接装运矿石、废石、人员、设备及材料的工具。金属矿山采用的提升容器有罐笼、箕斗、矿车、吊桶四种。竖井提升常用罐笼和箕斗；斜井提升常用矿车串车和箕斗；吊桶则仅用于竖井开凿和井筒延深。2019/8/1077.2提升容器第七章竖井单绳提升罐笼可供提升矿石、废石、人员、材料和设备之用。故它既可用于主井提升，也可用于副井提升，是一种多用途提升容器。罐笼按层数分为单层、双层和多层罐笼。与箕斗相比井下及井口不需设置矿仓，井架高度小。其缺点是自重较大，要求的电动机功率较大，能耗较高，效率较低，进出车机械化程度低，劳动强度大。2019/8/1087.2.1罐笼第七章竖井单绳提升2019/8/109（一）罐笼的结构它由以下主要部分组成。（1）罐体：用槽钢或角钢焊接或铆接的金属框架。（2）悬挂（连接）装置：悬挂装置的用途是将罐笼与钢丝绳连接起来。一般采用双面夹紧自动调位楔形绳卡连接装置。（3）导向装置（罐耳）：见图7-4，罐耳有滑动的和滚动的。罐笼借助罐耳沿着装在井筒中的罐道运行。罐道有木质的、钢轨和型钢组合的及钢丝绳的三种。（4）罐笼的安全装置：目前采用的主要是制动绳防坠器。第七章竖井单绳提升1234578912131415610112019/8/1010图7-3单绳单层普通罐笼结构图1—提升钢丝绳；2—双面夹紧楔形环；3—主拉杆；4—防坠器；5—橡胶滚轮罐耳；6—淋水棚；7—横梁；8—立柱；9—钢板；10—罐门；11—轨道；12—阻车器；13—稳罐罐耳；14—罐盖；15—套管罐耳（用于绳罐道）第七章竖井单绳提升2019/8/1011图7-4(a)罐道与罐耳第七章竖井单绳提升2019/8/1012图7-4（b）钢丝绳罐道第七章竖井单绳提升2019/8/1013图7-4（c）钢丝绳罐道第七章竖井单绳提升（4）防坠器防坠器是在提升容器因钢丝绳、连接装置等断裂发生意外时，能使提升容器立即卡在罐道上而不是坠落的装置。竖井用防坠器一般由开动机构、传动机构、抓捕机构和缓冲机构等四个部分组成。根据防坠器的使用条件和工作原理，防坠器可以分为木罐道切割式防坠器、钢轨罐道摩擦式防坠器和制动绳摩擦式防坠器。2019/8/1014第七章竖井单绳提升2019/8/1015图7-4(e)防坠器抓捕机构1—弹簧；2—滑楔；3—主拉杆；4—横梁；5—连扳；6—拔杆；7—制动绳；8—导向套图7-4(d)防坠器抓捕机构1—锥形杯；2—导向套；3—圆木；4—缓冲绳；5—缓冲器；6—连接器；7—制动绳；8—抓捕器；9—罐笼；10—拉紧装置第七章竖井单绳提升2019/8/1016（二）罐笼的承接装置在井底、井口车场及中段车场，为了便于矿车出入罐笼，需设置罐笼的承接装置。承接装置可分为下列三种形式：（1）承接梁。承接梁是一种最简单的承接装置（2）托台（罐座）。托台是一种利用其活动托爪承接罐笼的机构，平时靠平衡锤使托爪处于打开位置，操纵手柄可使托爪伸出。停罐时，伸出托爪，再将罐笼下放至托爪上。当下放罐笼时，要求先将罐笼提至某一位置，收回托爪，然后继续下放。（3）摇台。摇台是由能绕轴转动的两个钢臂组成。图7-5所示。第七章竖井单绳提升22°30'17°19'斜度18：100022°30'22°30'进车方向罐笼边缘线提升中心线罐笼边缘线126710958342019/8/1017图7-5(a)摇台1—钢臂；2—手把；3—动力缸；4—配重；5—轴；6—摆杆；7—销子；8—滑车；9—摆杆套；10—滚子过去设计的矿井，一般井口用罐座，井底用承接梁，中间中段用摇台。但在新设计的矿井中不采用罐座和承接梁，而采用摇台。（二）罐笼的承接装置第七章竖井单绳提升2019/8/1018图7-5(b)摇台实景图第七章竖井单绳提升2019/8/1019图6-5(c)摇台实景图第七章竖井单绳提升使用钢丝绳罐道的罐笼，用摇台作承接装置时，为防止罐笼由于进出时的冲击摆动过大，在井口和井底需专设一段刚性罐道，利用罐笼上的罐耳进行稳罐。在中间中段因不能安设刚性罐道，必须设置中间中段的稳罐装置。稳罐装置可采用气动或液动专门设备，当罐笼停于中间中段时，稳罐装置可自动伸出凸块将罐笼抱稳。2019/8/1020（三）稳罐设备第七章竖井单绳提升（一）箕斗2019/8/10217.2.2箕斗及其装载装置箕斗只能用来提升矿石和废石。当一个矿山须装设两套提升设备时，主井一般采用箕斗提升，副井则用罐笼提升。竖井使用的箕斗按结构不同分为翻转式、底卸式和侧卸式三种。图7-6为底卸式箕斗。第七章竖井单绳提升111122345698102019/8/1022图7-6单绳箕斗1-楔形绳环；2-框架；3-可调节溜矿板；4-斗箱；5-闸门；6-连杆；7-卸载滚轮；8-套管罐耳；9-钢轨罐道罐耳；10-扭转弹簧；11-罩子；12-联接装置第七章竖井单绳提升（一）箕斗2019/8/10237.2.2箕斗及其装载装置箕斗只能用来提升矿石和废石。当一个矿山须装设两套提升设备时，主井一般采用箕斗提升，副井则用罐笼提升。竖井使用的箕斗按结构不同分为翻转式、底卸式和侧卸式三种。图7-6为底卸式箕斗。金属矿山单绳提升一般采用翻转式箕斗，多绳提升一般采用底卸式箕斗。第七章竖井单绳提升2019/8/10247.2.2箕斗及其装载装置箕斗装载装置是指从井下矿仓向箕斗装载原矿的中间贮装与计量装置，对装载装置的要求是定量、定时、准确和快速地装载。目前竖井装载设备主要有两种型式：（1）箱式箕斗装载装置，见图7-7；（2）输送机式箕斗装载装置，见图7-8。（二）箕斗装载装置第七章竖井单绳提升6574321160602019/8/1025图7-7竖井箕斗定量装载设备1—斗箱；2—控制缸；3—拉杆；4—闸门；5—溜槽；6—压磁测重装置；7—箕斗第七章竖井单绳提升43521762019/8/1026图7-8定量输送机装载设备示意图1—矿仓；2—输送机；3—活动过渡溜槽；4—箕斗；5—中间溜槽；6—负荷传感器；7—矿仓闸门（二）箕斗装载装置第七章竖井单绳提升2019/8/10277.2.2箕斗及其装载装置箕斗卸载装置与箕斗的装卸方式有关：翻转式箕斗多采用固定式曲轨卸载，底卸式多采用由汽缸或液压缸带动的活动直轨卸载。翻转式箕斗的卸载过程会在井架上产生大的反作用力，且所需行程较长，因此，底卸式箕斗在金属矿山应用广泛。（三）箕斗卸矿装置第七章竖井单绳提升2019/8/1028翻转式箕斗卸载底卸式箕斗卸载第七章竖井单绳提升平衡锤用于单罐笼或单箕斗提升系统中，其作用是平衡提升载荷，减少提升钢丝绳对卷筒的静拉力差，以减少提升电动机容量。平衡锤由框架和放在框架上的若干块重块组成。见图7-9。平衡锤提升优点：要求井筒断面小，井底及井口设备简单，工作灵活便于多中段提升。平衡锤提升缺点：提升高效率低。要达到与双容器相等的提升能力，必须加大提升量。2019/8/10297.2.3平衡锤第七章竖井单绳提升2019/8/1030图7-9竖井平衡锤第七章竖井单绳提升罐笼的优点是：不需设置井下及井口矿仓；井架高度小；便于矿石分类运输；可用于主井或副井提升。其缺点是：自重较大，因而使提升机尺寸及电动机功率增大，提升效率也较低。因此，在大中型矿山中，常把罐笼作为副井提升容器。但在小型矿山中，罐笼常被用作矿石提升容器。2019/8/10317.2.4提升容器的选型第七章竖井单绳提升与罐笼相比，箕斗的优点是：自重小；井筒断面小；无需增加井筒断面就能在井下使用大型矿车；装卸载时间少，生产能力大。其缺点是：必须设井下和井口矿仓及装卸载设备；井架高度较大；不能运送人员及材料，必须另设辅助提升设备。2019/8/10327.2.4提升容器的选型第七章竖井单绳提升通常有色金属矿山日产为700t左右、井深为300m上下时，多采用罐笼提升；日产超过1000t、井深大于300m时，多采用箕斗提升。同时提升两种以上矿物时：为了分别贮存和运输，以采用罐笼提升为宜；箕斗提升容易使矿物粉碎，易碎矿物则用罐笼提升较好；提升方式的选择与地面生产系统布置有关，若碎矿部分靠近井口，则用箕斗提升为宜，以减少地面运输环节。2019/8/10337.2.4提升容器的选型第七章竖井单绳提升（一）小时提升量2019/8/10347.2.5提升容器规格的选择srnsttCAA（7-1）式中As——小时提升量，t/h；C——不均衡系数，箕斗提升时取1.15；罐笼提升时，专提矿石取1.2，兼作副井提升取1.25；An——矿石年产量，t/a；tr——年工作天数，矿山非连续工作制时取tr=306d/a；连续工作制时取tr=330d/a；ts——每天工作小时数（按三班作业计），h/d。箕斗提升：提一种矿石时，不超过取19.5h；提两种矿石时，取18h；罐笼提升：作主井提升时，取18h；兼作主副井提升时，取16.5h；只作副井提升时，一般取15h。混合提升：有保护隔离措施时，箕斗与罐笼均取18h；无隔离措施时或不完善时，按单一提升时减1.5h考虑。第七章竖井单绳提升2019/8/1035（二）箕斗规格的选择（1）双箕斗提升时一次提升量：)(36001/HKAQs（7-2）（2）单箕斗提升时一次提升量：)(18001/HKAQs（7-3）式中H—最大提升高度，m；μ—箕斗在卸载曲轨处低速爬行的附加时间，取=10～15s；γ——矿石松散密度（松散容量），t/m3Cm——箕斗装满系数，取Cm=0.85～0.9；K1——系数，其值为3.7～2.7，当H＜200m时取大值，＞600m时取小值；θ——箕斗装载停歇时间，见表7-1；第七章竖井单绳提升mCQV//2019/8/1036（3）箕斗容积：（7-4）Q′——箕斗一次提升量，t。按V′值，应选择与V′相近的箕斗容积V，然后算出一次有效提升量Q（t）。表7-1箕斗装载停歇时间箕斗容积(m3)＜3.13.1~5≤8漏斗类型停歇时间(s)计量8不计量18计量10计量14（二）箕斗规格的选择第七章竖井单绳提升当罐笼作为主提升时，应根据主井提升所用矿车外形尺寸来选择其规格，一般选用单层罐笼，仅在产量很大时，才考虑选用双层罐笼。概算罐笼所能完成的小时提升量时，仍用（7-2）和（7-3）式，此时式中的μ=0，装卸矿车停歇时间见表7-2。2019/8/1037（三）罐笼规格的选择表7-2装卸矿车停歇时间矿车容积（m3）推